隧道施工中有哪些开挖方法

如题所述

1、全断面开挖法
全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形,然后修建衬砌的施工方法。
适用条件:
(1)I~IV级围岩,在用于Ⅳ级围岩时,围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内,保持其自身稳定的条件。
(2)有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。
(3)隧道长度或施工区段长度不宜太短,根据经验一般不应小于lkm,否则采用大型机械化施工,其经济性较差。
全断面法施工特点
(1)开挖断面与作业空间大、干扰小;
(2)有条件充分使用机械,减少人力;
(3)工序少,便于施工组织与管理,改善劳动条件;
(4)开挖一次成形,对围岩扰动少,有利于围岩稳定。

2、台阶法施工
台阶法是先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上、下半断面同时并进
的施工方法;按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。近年由于大断面隧道的设计,又有三台阶临时仰拱法,甚至多台阶法。至于施工中究竟应采用何种台阶法,要根据以下两个条件来决定:
⑴初期支护形成闭合断面的时间要求,围岩越差,闭合时间要求越短;
⑵上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求。
在软弱围岩中应以前一条为主,兼顾后者,确保施工安全。在围岩条件较好时,主要是考虑如何更好的发挥机械效率,保证施工的经济性,故只要考虑后一条件。
台阶开挖法的优缺点:台阶开挖法可以有足够的工作空间和相当的施工速度。但上、下部作业有干扰;台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数,但台阶有利于开挖面的稳定。尤其是上部开挖支护后,下部作业就较为安全,但应注意下部作业时对上部稳定性的影响。
台阶开挖时应注意以下几点:
(1)解决好上、下半断面作业的相互干扰问题。微台阶基本上是合为—个工作面进行同步掘进;长台阶基本上拉开,干扰较小;而短台阶干扰就较大,要注意作业组织。对于长度较短的隧道,可将上半断面贯通后,再进行下半断面施工。
(2)下部开挖时,应注意上部的稳定。若围岩稳定性较好,则可以分段顺序开挖;若围岩稳定性较差,则应缩短下部掘进循环进尺;若稳定性更差,则可以左右错开,或先拉中槽后挖边帮。
(3)下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土,并按规定做初期支护。
(4)量测工作必须及时,以观察拱顶,拱脚和边墙中部位移值,当发现速率增大立即进行仰拱封闭。

3、环形开挖留核心土法
(1)0环形开挖进尺宜为0.5-1.0m,核心土面积应不小于整个断面面积的50%
(2)开挖后应及时施工喷锚支护、安装钢架支撑,相邻钢架必须用钢筋连接,并应按施工要求设计施工锁角锚杆。
(3)围岩地质条件差,自稳时间短时,开挖前应按设计要求进行超前支护。
(4)核心土与下台阶开挖应再上台阶支护完成后、喷射混凝土达到设计强度的70%

4、中隔壁法(CD法)
CD法是在软弱围岩大跨度隧道中,先开挖隧道的一侧,并施作中隔壁,然后再开挖另一侧的施工方法,主要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道(Ⅳ级围岩)地段。

5、交叉中隔壁法(CRD法)
是在软弱围岩大跨隧道中,先开挖隧道一侧的一或二部分,施作部分中隔壁和横隔板,再开挖隧道另一侧的一或二部分,完成横隔板施工;然后再开挖最先施工一侧的最后部分,并延长中隔壁,最后开挖剩余部分的施工方法。采用短台阶法难确保掌子面的稳定时,宜采用分部尺寸小的CRD法,该工法对控制变形是比较有利的。
CD法是“Center Diaphragm”的简称,而CRD法则是“Cross Diaphragm”的简称。两者既有联系又有区别。它们都用于比较软弱地层中而且是大断面隧道的场合。而前者是在用钢支撑和喷混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法;后者则是用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割闭合进行开挖的方法,是在地质条件要求分部断面及时封闭的条件下采用的方法。因此,CRD法与CD法唯一的区别是在施工过程中每一步,都要求用临时仰拱封闭断面。
在CRD法或CD法中,一个关键问题是拆除中壁。一般说,中壁拆除时期应在全断面闭合后,各断面的位移充分稳定后,才能拆除。

6、双侧壁导坑法
(1)侧壁导坑开挖后方可进行下一步开挖。地质条件差时,每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱。
(2)各部开挖时,周边轮廓应尽量圆顺。
(3)应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后在进行另一侧开挖。
(4)左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15米。
(5)当开挖形成全断面时应及时完成全断面初期支护闭合。
(6)中隔壁及临时支撑应在浇筑二次衬砌时逐段拆除。
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第1个回答  2021-01-15

隧道开挖最经典的施工方法,安全系数最高最高效,施工动画详解

第2个回答  2017-07-22
  ①明挖法。在拆迁量小的情况下,此法的工程造价低、速度快。但交通干扰大,一般在市区不容易实施。只有在郊区、空旷区,有条件敞口开挖时方可采用。当土体稳定需要时,还应采取支护桩或地下连续墙作基坑支护;当工程结构物处于有地下水干扰的位置,还需采取降排水措施。
  明挖法施工隧道的工艺相对简单、受力明确,操作方便,但需做好地下管线拆迁或加固稳定、地面交通疏导、环境保护以及基坑安全稳定等工作。遇有基坑石方需要爆破时,必须事先编制爆破方案、申报主管部门批准后方可实施。

  ②盖挖逆筑法。盖挖逆筑法是盖挖法的一种。该法施工是先修筑隧道(或车站)围护墙和支承柱以及结构顶板,然后利用出入口、通风道或单独设置竖井,用自上而下的逆筑法施工单层或多层地下隧道(或车站)结构。此方法介乎明挖法与暗挖法之间,除其顶板为明挖施工 外,其余结构均为暗挖施工。这种方法特别适合于城市市区,人口、交通密集繁忙之处。
  此种方法大部分土方在顶盖及围护墙体结构之内的洞中开挖,适宜于软弱土质地层,地下水稳定在基底高程0.5m以下的地层条件,否则还需要配以降水措施。
  盖挖逆筑法施工,一般分两个阶段:地面施工阶段——围护墙、中间柱、顶板施工;洞内施工阶段——土方开挖、结构、装修和设备安装。土方和器材出人全靠竖井运输。在地面施工阶段,施工对地面交通、市民生活以及地下管道等有:干扰,应该快速而细致地完成。顶板、围护墙、柱是施工期间以及运营期间的主体结构的一部分;施工中完成的楼板是施工阶段帮助侧墙维持稳定和运营期间整体结构的组成部分,当侧墙稳定有需要时,楼板上方和下方需加临时水平撑;底板是完成整个主结构的最后部分,是实现结构闭合的重要环节,对保证隧道(车站)盖挖逆筑施工安全、稳定有重要意义。

  ③喷锚暗挖法。喷锚暗挖法是边挖边支护,约束围岩变位,使围岩和支护结构共同形成支护环、实施稳定的人工掘进作。在土层和不稳定岩体中开挖隧道时,工作面被扰动,为延长围岩稳定时间,必要时还需要采取超前预支护或加固措施(如注浆、冰冻等),然后再进行挖掘。隧道掘进沿线的地层和地表情况变化万千,因此详细掌握工程地质和水文资料,详 细制定开挖工艺、方案,确保挖掘过程中围岩稳定、初期支护及时闭合,是十分重要的。用此法掘进施工中土和器材的进出一般也是通过竖井运输。初期支护结构一般采用钢拱架(拱形断 面)加喷射混凝土。整个施工过程以人工操作为主,因此必须确保施工期间隧道内没有水。
  喷锚暗挖法施工自始至终处于暗挖土体与隧道结构施筑与置换的动态过程,隧道围岩 始终处于稳定与失稳两种态势的交变过程之中。为确保施工过程中隧道围岩稳定,必须采 用监控测量的方法,对围岩、支护结构的状态进行实时监测,及时反馈信息,指导安全施工。
  为使隧道顺利掘进并保证围岩稳定,施工中常需要配以各种辅助工法。在需要采用钻爆开挖时,对硬岩宜用光面爆破,软岩中宜用预裂爆破,爆破前应进行爆破设计,按规范规定进行试验和修正,并将爆破方案申报公安部门审批同意后可实施。
  喷锚暗挖法也常用于地铁车站施工。

  ④盾构法。采用盾构机进行隧道掘进施工的方法称为隧道盾构掘进法。盾构机具有开挖、支护、排渣和拼装隧道衬砌管片等功能。常见盾构机种类有敞口式、网格式、土压平衡式、泥水平衡式和气压式等。各种盾构机均有一定适用范围,应根据隧道外径、埋深、地质、地下管线与构筑物、地面环境、开挖面稳定和地表隆沉控制值等控制要求,经过技术、经济比较后进行设备选型,使施工质量高、造价低、又安全。
  盾构机以其盾壳作保护,既支承周围土体又保护壳内机具设备和人员安全。在无地下水的地层中,可采用敞口式盾构,用手掘式或半机械方式挖掘正面土体;网格式盾构机在胸板上设有网格,由千斤顶顶进时正面土体受挤压后通过网格挤入胸板内侧,用括板运输机将土运走;土压平衡和泥水平衡式盾构机属于闭胸式机械化盾构机,适用于有地下水、对地表隆沉有严格要求的地层,机头有刀盘,切土进入土舱,机内有螺旋输送机排土(泥水式盾构机采用搅拌器将土舱中的土与水充分搅拌成流态,由泵输送、排出)。
  排土速度与掘进速度要有机协调,以保持开挖面土体有一定土压,维持土体稳定,达到控制围岩和地表稳定的目的。
  掘进过程中,管片拼装设备逐环拼装管片,形成隧道衬砌。管片之间有止水密封条,安装时便形成止水功能。机头有注浆孔,可进行填空注浆,限制地层沉降,管片可留有注浆孔,可进行二次注浆。为保证机头土舱始终具有土压,还有注浆系统对土舱内的土注浆或水或泡沫,对有些土进行塑流化改性。
  不同盾构机在设备、工艺和适用条件上都有差别,但基本掘进原则(保持土体稳定、人机安全、环境安全等)是相同的。为此,盾构法隧道施工中,测量监控工作仍然是不可缺少的一个组成部分。
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